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1

DIN-CV

REV00

ACADEMIA DE CIENCIAS BÁSICAS

DINÁMICA

DIRECTORIO

Mtro. Alonso Lujambio Irazábal

Secretario de Educación Pública

Dr. Rodolfo Tuirán Gutiérrez

Subsecretario de Educación Superior

MTE Sayonara Vargas Rodríguez

Coordinadora de Universidades Politécnicas

PÁGINA LEGAL

Participantes

Mtro. Roberto Martín del Campo Vázquez - Universidad Politécnica de Guanajuato

M.C. Raúl Villanueva Vallejo – Universidad Politécnica de Durango

M.C. Lizzette Moreno García - Universidad Politécnica de Guanajuato

M.C. Guillermo Arzate Martínez

Primera Edición: 2010

DR 2010 Coordinación de Universidades Politécnicas.

Número de registro:

México, D.F.

ISBN-----------------

ÍNDICE

Introducción..................................................................................... 1

Ficha técnica................................................................................... 2

Programa de estudio……………………………….................................. 5

Desarrollo prácticas........................................................................ 6

Instrumentos de evaluación………………..………………….…………….. 11

Glosario………………………………………………………………………..……….. 15

Bibliografía...................................................................................... 16

1

INTRODUCCIÓN

La Dinámica en conjunto con la Estática conforma una vital rama de la ingeniería

conocida como Mecánica clásica. Mientras que en la Estática se considera que los

cuerpos permanecen inmóviles y pretende describir las características de las fuerzas

actuantes en los cuerpos, la Dinámica analiza el movimiento que estas fuerzas

ocasionan sobre los cuerpos, caracterizando a su vez relaciones de trabajo y energía.

La primera contribución importante en cuanto a la Dinámica se debe a Galileo Galilei.

Sus experimentos sobre cuerpos uniformemente acelerados condujeron a Isaac Newton

a formular sus leyes fundamentales del movimiento, las cuales presentó en su obra

principal Philosophia Naturalis Principia Mathematica ("Principios matemáticos de

filosofía natural") en 1687.

Los científicos actuales consideran que las leyes que formuló Newton dan las respuestas

correctas a la mayor parte de los problemas relativos a los cuerpos en movimiento, pero

existen excepciones (las ecuaciones para describir el movimiento no son adecuadas

cuando un cuerpo viaja a altas velocidades con respecto a la velocidad de la luz o

cuando los objetos son de tamaño extremadamente pequeños comparables a los

tamaños moleculares).

La comprensión de las leyes de la dinámica clásica le ha permitido al hombre determinar

el valor, dirección y sentido de las fuerzas que hay que aplicar para que se produzca un

determinado movimiento o cambio en el cuerpo.

A través de los conceptos de la Dinámica como desplazamiento, velocidad y aceleración

es posible describir los movimientos de un cuerpo u objeto, ya sea este revisado desde el

punto de vista de una partícula o un cuerpo rígido.

Como aplicaciones de la Dinámica se tienen el diseño de mecanismos y maquinas de

múltiples aplicaciones, desarrollo de sistemas mecatrónicos y aplicaciones de

automatización.

http://es.wikipedia.org/wiki/Galileo_Galilei

http://es.wikipedia.org/wiki/Isaac_Newton

http://es.wikipedia.org/wiki/1687

http://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_de_la_luz

http://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza

http://es.wikipedia.org/wiki/Desplazamiento_(mec%C3%A1nica)

http://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad

http://es.wikipedia.org/wiki/Aceleraci%C3%B3n

2

FICHA TÉCNICA

Nombre: Dinámica

Clave: DIN-CV

Justificación:

Adquirir los conocimientos básicos que le permitan analizar y calcular los

parámetros relacionados a los movimientos de partículas y cuerpos rígidos

en el plano y en el espacio.

Objetivo:

El alumno será capaz de aplicar los principios que rigen el movimiento de

cuerpos rígidos y partículas y las causas que lo modifican para la solución

de problema relacionados con la Ingeniería.

Conocimientos previos: Calculo diferencial e Integral

Capacidades asociadas

1. Formular problemas en lenguaje matemático para facilitar su análisis y solución

2. Utilizar modelos matemáticos para la descripción de situaciones reales

3. Aplicar el razonamiento lógico deductivo para la solución de problemas. 10. Comprender los

conceptos fundamentales y principios de la física, química o biología, universitarias.

4. Aplicar conceptos, teorías y principios físicos, químicos o biológicos para describir y explicar

fenómenos naturales.

5. Aplicar principios, leyes y teorías generales para encontrar soluciones a problemas

particulares.

6. Estimar órdenes de magnitud de cantidades mensurables para interpretar fenómenos

diversos.

7. Dominar la terminología, nomenclatura, convenciones y unidades utilizadas en física,

química o la biología.

3

Estimación de tiempo

(horas) necesario para

transmitir el aprendizaje

al alumno, por Unidad de

Aprendizaje:

Unidades de aprendizaje

HORAS TEORÍA HORAS PRÁCTICA

presencial

No

presencial

presencial

No

presencial

Cinemática de la

partícula: Movimiento

rectilíneo.

5 0 5 2

Cinemática de la

partícula: Movimiento

curvilíneo.

3 0 7 2

Cinética de la partícula:

Leyes de Newton.

4 0 6 2

Método de trabajo y

energía. 3 0 7 3

Cinemática del cuerpo

rígido. 3 0 7 3

Cinética del cuerpo rígido. 3 0 7 3

Total de horas por

cuatrimestre: 75

Total de horas por

semana: 5

Créditos: 5

4

Bibliografía:

Básica

Mecánica Vectorial para Ingenieros – Dinámica

FERDINAND P. Beer, E. Russell Johnston Jr.

2005

McGraw-Hill

México, 2005

Mecánica Vectorial para Ingenieros - Dinámica

HIBBELER R. C.

2005

Pearson Educación

México, 2004

Dinámica

MERIAM, J. L., Kraige, L. G

1999

Reverté, S. A.

España, 1999

Complementaria

Ingeniería Mecánica Dinámica

BELA I. Sandor, Karen J. Richter

1989

Prentice Hall

México, 1989

Sitio web

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/dinamica/dinamica.htm

http://web.educastur.princast.es/proyectos/fisquiweb/Dinamica/index.htm



Presencial NO Presencial Presencial NO Presencial

Al completar la unidad de

aprendizaje, el alumno será capaz

de:

* Aplicar los conceptos de posición,

desplazamiento, velocidad y

aceleración, para resolver problemas

ingenieriles básicos de cinemática.

ED1: Calcular la posición y

velocidad en movimiento

rectilíneo.

1. Actividad focal

introductoria

2. Lluvia de ideas

3. Conferencia o

exposición

1. Lectura

comentada

2. Lluvia de ideas

3. Resolver

situaciones

problemáticas

X N/A N/A N/A N/A

Material impreso

Plumón

Pizarrón

Computadora y

cañón5 0 5 2 De campo

Guía de observación genérica

para calcular la posición y

velocidad en movimiento

rectilíneo.



de:

* Interpretar, plantear y solucionar

problemas que involucren

movimiento curvilíneo, empleando

diversos sistemas de coordenadas;

* Analizar el movimiento dependiente

de dos partículas y examinar los

principios del movimiento relativo.

ED1: Calcular las

velocidades y aceleraciones

en coordenadas

rectangulares.

EP1: Resuelve ejercicios de

cálculo de velocidades y

aceleración mediante el uso

de software.

ED2: Calcular velocidades

dependientes y

aceleraciones.

1. Lluvia de ideas

2. Conferencia o

exposición

1. Lluvia de ideas

2.Resolver

situaciones

problemáticas

3. Taller y práctica

mediante la acción

X N/A X N/A Tiro parabólico

Material impreso

Plumón

Pizarrón

Software Libre

Computadora y

cañón3 0 7 2

Documental y

de campo


para calcular velocidades y

aceleraciones en coordenadas

rectangulares.

Lista de cotejo para calcular

velocidades y aceleraciones por

medio de software.


para el cálculo de aceleraciones

y velocidades dependientes.

La evidencia de

producto se llevará a

cabo en laboratorio de

cómputo dentro de las

horas prácticas

presenciales



de:

* Emplear, analizar y aplicar las

leyes de Newton al movimiento

acelerado de una partícula usando la

ecuación de movimiento con

diferentes sistemas coordenados.

ED1: Calcular aceleraciones

de partículas utilizando la

ecuación de movimiento.

1. Lluvia de ideas

2. Conferencia o

exposición

1. Lectura

comentada

2. Lluvia de ideas

3. Experiencia

Estructurada

4. Resolver

situaciones

problemáticas

X N/A N/A N/A N/A

Material impreso

Plumón

Pizarrón

Computadora y



para el cálculo de aceleraciones

de partículas por medio de la

ecuación de movimiento.



de:

* Plantear y solucionar problemas

reales de ingeniería del trabajo

efectuado por fuerzas para

determinar velocidades y

aceleraciones.

ED1: Calcular velocidades ,

aceleraciones y fuerzas por

medio del método de trabajo

y energía.

EP1: Resuelve ejercicios

para el cálculo de fuerza y

aceleración mediante

software*

1. Lluvia de ideas

2. Conferencia o

exposición

1. Lectura

comentada

2. Lluvia de ideas

3. Experiencia

Estructurada

4. Resolver

situaciones

problemáticas

X N/A X N/A Plano inclinado

Material impreso

Plumón

Software Libre

Pizarrón,

computadora y

cañón

3 0 7 3Documental y

de campo


para el cálculo de velocidades,

aceleraciones y fuerzas por

medio del método de trabajo y

energía.

Lista de cotejo para el cálculo de

fuerza y aceleración mediante

software.

La evidencia de



cómputo dentro de las

horas prácticas

presenciales



de:

* Analizar y aplicar las leyes

cinemáticas de movimiento plano

(traslación y rotación) que

experimentan los cuerpos rígidos

simétricos.

ED1: Calcular velocidad y

aceleración angular.

1. Lluvia de ideas

2. Conferencia o

exposición

1. Lectura

comentada

2. Lluvia de ideas

3. Resolver

situaciones

problemáticas

X N/A N/A N/A N/A

Material impreso

Plumón

Pizarrón

Computadora y



para calcular velocidad y




de:

* Analizar y aplicar las leyes cinéticas

de movimiento plano (traslación y

rotación) que experimentan los

cuerpos rígidos simétricos.

ED1: Calcular la velocidad y


EP1: Resuelve ejercicios

para el cálculo de

velocidades y aceleraciones

mediante software*.

1. Lluvia de ideas

3. Conferencia o

exposición

1. Lectura

comentada

2. Lluvia de ideas

3.Resolver

situaciones

problemáticas

4. Taller y práctica

mediante la acción

X N/A X N/A X

Material impreso

Plumón

Pizarrón

Software Libre

Computadora y

cañón3 0 7 3

Documental y

de campo


para calcular la velocidad y


Lista de cotejo para el cálculo de

velocidad y aceleración angular

mediante software.

La evidencia de



Cómputo dentro de las

horas prácticas

presenciales

PROGRAMA DE ESTUDIO

DATOS GENERALES

Universidad Politécnica de Guanajuato, Universidad Politécnica de Durango

NOMBRE DEL

GRUPO Academia de Ciencias Básicas

CLAVE DE LA

ASIGNATURA:DIN-CV

OBJETIVO DE LA

ASIGNATURA:El alumno será capaz de aplicar los principios que rigen el movimiento de cuerpos rígidos y partículas y las causas que lo modifican para la solución de problema relacionados con la Ingeniería.

NOMBRE DE LA

ASIGNATURA:Dinámica

UNIDADES DE APRENDIZAJE RESULTADOS DE APRENDIZAJE EVIDENCIAS

TECNICAS SUGERIDAS

TOTAL HRS.

DEL 75

FECHA DE

EMISIÓN:

Mar-10

UNIVERSIDADE

S

ESPACIO EDUCATIVO MOVILIDAD FORMATIVA

MATERIALES

REQUERIDOS

EQUIPOS

REQUERIDOS

TOTAL DE HORAS

CONTENIDOS PARA LA FORMACIÓN ESTRATEGIA DE APRENDIZAJE

OBSERVACIÓN

LABORATORIOPRÁCTICA

TEÓRICA PRÁCTICA

OTROPROYECTO

Cinemática de la partícula:

Movimiento curvilíneo.

Cinética de la partícula: Leyes de

Newton.

Método de trabajo y energía.

Cinemática del cuerpo rígido.

Cinética del cuerpo rígido.

TÉCNICA INSTRUMENTO

Cinemática de la partícula:

Movimiento rectilíneo.

PARA LA

ENSEÑANZA

(PROFESOR)

PARA EL

APRENDIZAJE

(ALUMNO)

AULA

6

Nombre de la

asignatura:

Dinámica

Nombre de la Unidad de

Aprendizaje:

Cinemática de la partícula: Movimiento curvilíneo.

Nombre de la Actividad

de aprendizaje

Tiro parabólico. Cálculo de velocidades y aceleraciones mediante

software*.

Número : 1

Duración (horas) :

2

Resultado de

aprendizaje:

* Interpretar, plantear y solucionar problemas que involucren

movimiento curvilíneo, empleando diversos sistemas de

coordenadas;

* Analizar el movimiento dependiente de dos partículas y examinar

los principios del movimiento relativo.

Justificación

La solución problemas de ingeniería en el ámbito profesional competitivo

implica en la actualidad el uso obligado de herramientas computacionales.

Con la presente práctica se pretende ejemplificar la aplicación de estas

herramientas de simulación.

Desarrollo:

Dependiendo del software a emplear se designa la siguiente secuencia de manera general.

1. Resolver un problema tipo que proporcione condiciones iníciales de tiro parabólico.

2. Acceder al software (en caso de no contar con el recurso se puede acceder a la siguiente

dirección: http://labvirtual.webs.upv.es/Movimiento.htm)

3. Modelar condiciones en el Applet (Seleccionar la opción “Proyectil” en la biblioteca de

movimientos.

DESARROLLO DE LA PRÁCTICA O ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE

http://labvirtual.webs.upv.es/Movimiento.htm

7

4. Correr simulación.

5. Realizar comparación entre resultados teóricos y resultados de simulación

Evidencia a generar en el desarrollo de la práctica, ejercicio o actividad de aprendizaje:

EP1: Resuelve ejercicios de cálculo de velocidades y aceleración mediante el uso de software.

8


Nombre de la asignatura: Dinámica


Aprendizaje:

Método de trabajo y energía.


de aprendizaje Plano inclinado. Cálculo der fuerza y aceleración mediante software*

Número : 1

Duración (horas) :

2

Resultado de

aprendizaje:

Plantear y solucionar problemas reales de ingeniería del trabajo

efectuado por fuerzas para determinar velocidades y aceleraciones.

Justificación





Desarrollo:

Dependiendo del software a emplear se designa la siguiente secuencia de manera general.

1. Resolver un problema tipo que proporcione condiciones iníciales de plano inclinado.

2. Acceder al software (en caso de no contar con el recurso se puede acceder a la siguiente

dirección: http://rabfis15.uco.es/sistemasligados/Frameset1.htm)

3. Modelar condiciones en el Applet (Seleccionar la opción “Simulaciones>Practica” en la

biblioteca de movimientos.

9

4. Correr simulación.

5. Realizar comparación entre resultados teóricos y resultados de simulación


EP1: Resuelve ejercicios para el cálculo de fuerza y aceleración mediante software*

10


Nombre de la asignatura: Dinámica


Aprendizaje:

Cinemática del cuerpo rígido.


de aprendizaje Rotación de un cuerpo rígido alrededor de un eje

Número : 1

Duración (horas) :

2

Resultado de

aprendizaje:

Analizar y aplicar las leyes cinéticas de movimiento plano (traslación y

rotación) que experimentan los cuerpos rígidos simétricos.

Justificación





Desarrollo:

Parte 1.

1. Acceder a cualquier software de programación (Matlab, C, Excel)

2. Seleccionar una función θ=f (t), que defina la rotación alrededor de un eje, determinar las

funciones velocidad y aceleración.

3. Introducir funciones en software de manera que este proporcione una tabla de posición,

velocidad y aceleración en un intervalo de tiempo.

Parte2

4. Seleccionar un problema de rotación uniformemente acelerado con condiciones iníciales de

movimiento.

5. Introducir funciones en software de manera que este proporcione una tabla de posición,

velocidad y aceleración en un intervalo de tiempo.


Resuelve ejercicios para el cálculo de velocidades y aceleraciones mediante software*.

12

CUESTIONARIO DE DIAGNÓSTICO

1. ¿Qué es un cinemática?

2. Defina posición.

3. ¿Cuál es la diferencia entre velocidad y aceleración?

4. Defina desplazamiento.

5. ¿Cuál es la diferencia entre movimiento rectilíneo y movimiento curvilíneo?

6. Explique el procedimiento para calcular la velocidad de una partícula en

movimiento rectilíneo.

7. Explique el procedimiento para calcular la aceleración de una partícula en

movimiento rectilíneo.

INSTRUMENTO DE EVALUACIÓN DIAGNÓSTICA

13

GUÍA DE OBSERVACIÓN GENÉRICA PARA EL DESARROLLO DE LOS CÁLCULOS

UNIDAD I: ED1; UNIDAD II: ED1, ED2; UNIDAD III: ED1; UNIDAD IV: ED1; UNIDAD V: ED1

DATOS GENERALES DEL PROCESO DE EVALUACIÓN

Nombre(s) del alumno(s) y/o Equipo:

Nombre o tema de la actividad a desarrollar: Fecha:

Asignatura: Grupo: Periodo cuatrimestral:

Nombre del Profesor: Firma del Profesor:

INSTRUCCIONES

Revisar las características que se solicitan y califique en la columna “Valor Obtenido” el valor

asignado con respecto al “Valor del Reactivo”. En la columna “OBSERVACIONES” haga las

indicaciones que puedan ayudar al alumno a saber cuales son las condiciones no cumplidas.

Valor del

reactivo Característica a cumplir (Reactivo)

Valor

Obtenido OBSERVACIONES

20% Planteamiento del problema (extrae datos esenciales

para la resolución del problema)

10% Propone métodos de solución

10% Elige la solución acorde al tipo de problema a resolver

20% Procedimiento y lógica de la solución

10% Obtiene el resultado en el tiempo establecido

10% Solución correcta

20% Explica la resolución del problema con el planteamiento

de éste

100% CALIFICACIÓN:

INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN SUMATIVA

14

UNIDAD II: EP1; UNIDAD IV: EP1; UNIDAD VI: EP1

DATOS GENERALES DEL PROCESO DE EVALUACIÓN

Nombre(s) del alumno(s) y/o Equipo: Firma del alumno(s):

Producto: Número de práctica: Fecha:

Asignatura: Grupo: Periodo cuatrimestral:

Nombre del Profesor: Firma del Profesor:

INSTRUCCIONES

Revisar las características que se solicitan e indique en la columna “CUMPLE” si la característica a

cumplir se encuentra presente en el producto. En la columna “OBSERVACIONES” haga las indicaciones

que puedan ayudar al alumno a saber cuales son las condiciones no cumplidas.

Valor del

reactivo Característica a cumplir (Reactivo)

CUMPLE OBSERVACIONES

SI NO

10% Es entregado el reporte puntualmente. Hora y fecha solicitada

(indispensable)

10% Presentación (Portada, limpieza, etc.)

10% Ortografía

15% Contiene la resolución de un problema con condiciones iníciales

de tiro parabólico

20% Modela condiciones en el Applet

10% Muestra resultados de la simulación

10% Compara resultados teóricos contra resultados de la simulación

15% Plasma conclusiones que demuestren el aprendizaje desarrollado

100% CALIFICACIÓN:

LISTA DE COTEJO GENÉRICA PARA PRÁCTICAS

15

GLOSARIO:

Cinemática: Es la rama de la dinámica que estudia el movimiento de los cuerpos sin

referencia de las fuerzas que lo causan.

Cinética: Es la rama de la dinámica que estudia el movimiento de los cuerpos tomando

en cuenta las fuerzas que lo causan.

Cuerpo rígido: Es aquél cuyas variaciones de forma son despreciables en comparación

con sus dimensiones globales o con las variaciones de posición del cuerpo como un todo.

Dinámica: Es la rama de la mecánica que estudia el movimiento de los cuerpos bajo la

acción de fuerzas.

Espacio: Es la región geométrica ocupada por los cuerpos.

Masa: Es la medida cuantitativa de la inercia o resistencia que presentan los cuerpos a

cambiar su estado de movimiento. Puede asimismo considerarse como la cantidad de

materia que posee un cuerpo y también como la propiedad que da origen a la atracción

gravitatoria.

Mecánica: Es la rama de la física que estudia el comportamiento de los cuerpos.

Tiempo: Es una medida de la sucesión de acontecimientos y en la mecánica newtoniana

se considera como una unidad absoluta.

Partícula: Es un cuerpo de dimensiones despreciables; un cuerpo puede tratarse como

partícula cuando las dimensiones del cuerpo no afectan a la descripción de su

movimiento ni a la acción de las fuerzas sobre él.

16

BIBLIOGRAFÍA

Básica

Mecánica Vectorial para Ingenieros – Dinámica

Ferdinand P. Beer, E. Russell Johnston Jr.

2005

McGraw-Hill

México, 2005

Mecánica Vectorial para Ingenieros - Dinámica

Hibbeler R. C.

2005

Pearson Educación

México, 2004

Dinámica

Meriam, J. L., Kraige, L. G

1999

Reverté, S. A.

España, 1999

Complementaria

Ingeniería Mecánica Dinámica

Bela I. Sandor, Karen J. Richter

1989

Prentice Hall

México, 1989

Sitio web





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